Задачі для розв’язування на занятті:

1. Яка ступінь окислення елементів у з’єднаннях: K₂MnO₄ , КСІО₄ , K₂Cr₂O₇, Н₂О₂ , СаН₂ ?

2. Які з перерахованих іонів можуть бути відновниками, а які не можуть і чому: Fe⁺³, Sn⁺² , I^-1, CrO₄^-2, Al⁺³, S⁰, S⁺⁶.

3. Визначите окислювач і відновник, підберіть коефіцієнти в таких реакціях:

Na₂SO₃ + I₂ + H₂O = Na₂SO₄ + HI

HNO₃ + Р = H₃РO₄ + NO₂ + H₂O

4. Підберіть коефіцієнти:

Р + НІО₃ + Н₂О=Н₃РО₄ + НІ

Контрольні питання:

1. Які реакції називаються окисно – відновними?

2. Чим відрізняються реакції окислювання - відновлення від інших хімічних реакцій і в чому їх суть?

3. Що називається окислюванням і що називається відновленням? Які речовини називаються окислювачами, а які відновниками?

4. Назвіть найбільш активні відновники та окислювачі в залежності від їхнього знаходження в періодичній системі Д.І.Менделєєва.

5. Чому всі метали виявляють тільки відновні властивості, а багато неметалів можуть бути і окислювачами, і відновниками?

6. Які реакції відносять до самоокислення – самовідновлення?

7. Які реакції відносяться до внутрішньомолекулярного типу?

8. Що таке ступінь окислення?

Задачі:

1. Визначите окислювач і відновник, підберіть коефіцієнти та допишіть продукти реакції:

HNO₃ (к) + Ca = N₂O↑ +

HNO₃ (к) + Cu = NO₂↑ +

HNO₃ (р) + Mg = N₂ ↑ +

HNO₃ (р) + S = NO +

HNO₃ (дуже р.) + AI = NH₄NO₃ +

H₂SO₄ (к) + Zn = S↓ +

H₂SO₄ (р) + Cu =

H₂SO₄ (р) + Zn =

KMnO₄ + Na₂SO₃ + H₂O = MnO₂ ↓ +

K₂Cr₂O₇ + H₂S + H₂SO₄ = S ↓+

Cr₂O₃ + KNO₃ + KOH =

Лабораторна робота № 10.

ЕЛЕКТРОХІМІЯ

(ГАЛЬВАНІЧНИЙ ЕЛЕМЕНТ ТА РЯД НАПРУГИ МЕТАЛІВ)

Мета роботи – ознайомити студентів з активністю металів, основними електрохімічними поняттями та процесами роботи гальванічних елементів.

ТЕОРЕТИЧНА ЧАСТИНА

Кристалічна решітка метала складається з іонів цього металу, атомів та вільних електронів. Якщо покласти метал під вакуум, електрони почнуть виходити з кристалічної решітки. У результаті вакуум біля поверхні метала заряджається негативно, а метал від надлишку іонів – позитивно. При цьому на кордоні метал-вакуум утворюється подвійний електронний шар або стрибок потенціалу.

Зараз розглянемо, що зміниться, якщо занурити метал у воду або розчин його солі.

1. Якщо занурити металеву пластинку у воду, вона починає розчинятися, посилаючи свої гідратовані іони у воду. Внаслідок цього найближче коло розчину заряджається позитивно, а надлишок електронів заряджають метал негативно. І в цьому випадку також утворюється стрибок потенціалу.

Різниця електростатичних потенціалів на кордоні метал-розчин називається електродним потенціалом.

2. При зануренні металевої пластинки у розчин своєї солі з концентрацією іонів метала у цій солі такий, яку пластинка надавала б при розчиненні, тобто в момент занурення з металу буде виходить стільки ж іонів, скільки і повертатися. В цьому випадку потенціал металу буде дорівнювати нулю.

Електродний потенціал, який відповідає стану рівноваги, при якому швидкість перебігу іонів у розчин дорівнює швидкості зворотнього їх осадження, називається рівноважним потенціалом.

3. Якщо занурити металеву пластинку у насичений розчин своєї солі, то при цьому іони метала з розчину будуть “осаджуватися” на пластинку, заряджуючи її позитивно, а надлишок кислотного залишку зарядить розчин негативно. На кордоні метал-розчин утворюється різниця потенціалів або електродний потенціал.

Абсолютні значення потенціалів металів виміряти не вдається, тому вимірюють їх відносно водневого електроду.

Водневий електрод складається з платинової пластини, яка вкрита губчастою платиною. Електрод занурюють у розчин сірчаної кислоти, з концентрацією іонів водню 1 г-іон/л. Знизу електрод омивається струменем газоподібного водню під тиском 1 ат. Величину потенціалу такого електроду приймають за нуль.

Різниця потенціалів між металом зануреним у розчин своєї солі з концентрацією іонів металу 1 г - іон/л і водневим електродом, називається стандартним або нормальним потенціалом металу.

При розташуванні металів в ряд за алгебраїчною величиною їх нормальних електродних потенціалів, отримали назву “ряд напруги металів”.

Ряд напруги металів дає можливість зробити дуже важливі висновки:

- чим менш алгебраїчна величина стандартного електродного потенціалу, тим більш його хімічна активність;

- метали, які мають негативну величину стандартного електродного потенціалу, можуть видаляти водень з кислот;

- метал з меншою величиною стандартного електродного потенціалу здатний витискати з розчину солей метал з більшою алгебраїчною величиною стандартного електродного потенціалу;

-у гальванічному елементі анодом зветься більш активний метал, тобто стандартний електродний потенціал якого має меншу алгебраїчну величину.